0. Formulación y nomenclatura inorgánica Dmitri Ivánovich Mendeleev
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0. Formulación y nomenclatura inorgánica Dmitri Ivánovich Mendeleev (Tobolsk, 1834 - San Petersburgo, 1907) fue un químico ruso, creador de la Tabla periódica de los elementos. Sobre las bases del análisis espectral establecido por Bunsen y Kirchhoff, se ocupó de problemas químico-físicos relacionados con el espectro de emisión de los elementos. Realizó las determinaciones de volúmenes específicos y analizó las condiciones de licuefacción de los gases, así como también el origen de los petróleos. Gonzalo Mora Pérez Conceptos básicos Átomo .- Parte más pequeña de un elemento químico que conserva sus propiedades . Elemento químico .- Es una sustancia pura formada por una sola clase de átomos . Ejemplo, el hierro . Compuesto químico .- Sustancia pura formada por dos o más elementos que se combinan químicamente en cantidades que guardan una proporción constante y definida . Ejemplo: el agua Molécula .-Parte más pequeña de un compuesto químico que conserva sus propiedades . Número másico .- Número de protones y neutrones que hay en el núcleo del átomo. (Es casi su masa atómica). Número atómico .- Número de protones que tiene un átomo en su núcleo. Átomo de sodio Na Átomo de carbono C – – – – – – – – + + + ++ + – – + +++ + ++ ++ + + – – – – – – 6 protones – 11 protones Número atómico 6 Número atómico 11 Ión .- Es un átomo (o un grupo de átomos) que ha ganado o perdido electrones . Su carga coincide con los electrones gana dos (ión negativo o anión) o perdidos ( ión positivo o catión ). Conceptos básicos (II) Fórmula .- Es una combinación de símbolos y subíndices que indican los átomos componentes de una sustancia y la proporción en la que intervienen. H 2O 2 átomos de hidrógeno H 1 átomo de oxígeno O A l 2S 3 2 átomos de aluminio Al 3 átomos de azufre S Fórmula empírica .- Nos indica la relación más sencilla entre los átomos constituyentes de un compuesto o molécula. No todos son moleculares, por ejemplo, la sal común es un cristal iónico en donde los átomos de Na y Cl están en la proporción de 1:1, y se representa por NaCl. Fórmula molecular .- Nos indica la relación real entre los átomos constituyentes de una molécula, ya que se basa en su masa atómica. El agua tiene de fórmula H2O. Fórmula desarrollada o expandida .- Nos indica, además, todos los enlaces entre los diferentes átomos de una molécula. Esto se puede hacer con modelos planos o espaciales. Por ejemplo, para el agua: H – O – H Nomenclatura .- El conjunto de reglas mediante las cuales se puede asignar un nombre unívoco a cualquier sustancia simple o compuesta. Hay varios tipos y, entre ellas, utilizaremos: Nomenclatura estequiométrica- Propone que en el nombre de la sustancia se diga qué átomos forman parte de la misma y el número de cada uno de ellos: mediante prefijos o números romanos (STOCK). La usaremos para los compuestos binarios y los hidróxidos. Nomenclatura funcional, clásica o tradicional .- Propone que se forme el nombre con dos palabras, una genérica (que nos indica la función química a la que pertenece la sustancia ) y otra específica, indicativa de la especie química concreta de que se trata. La usaremos para los compuestos ternarios. IPEP DE HUELVA 1 Gonzalo Mora Pérez Conceptos básicos (III) Enlace químico .- Los átomos de los elementos normalmente no se encuentran aislados, sino que se combinan- se unen o enlazan- para formar estructuras poliatómicas. Las fuerzas con las que se unen son de naturaleza eléctrica. Por ejemplo, los átomos de hidrógeno generalmente se encuentran unidos de dos en dos, constituyendo moléculas de hidrógeno, de fórmula H2. El agua, H2O, es el resultado de la combinación de dos átomos de hidrógeno con un átomo de oxígeno. Enlace iónico .- Cuando la unión es debida a la fuerza de atracción entre iones con cargas eléctricas opuestas. Por ejemplo, el NaCl. En este tipo de compuestos no hay moléculas individualizadas, sino una gran cantidad de iones positivos y negativos constituyendo una gran red cristalina. Como fórmula representativa s e usa la empírica. Si los iones que se unen eléctricamente son el Ca2+ y el ión F–, serán necesarios dos iones de F– por cada ion Ca2+ para que el conjunto sea eléctricamente neutro: su fórmula será CaF2. Enlace covalente .- Cuando los átomos se unen por compartición de electrones. Por ejemplo, dos átomos de hidrógeno se unen y dan la molécula de hidrógeno, H2. Otros ejemplos serían el agua, H2O o el amoníaco, NH3. O H H Valencia .- Es la capacidad de combinarse unos átomos con otros para formar compuestos. Se representa por un número y su referencia es respecto al hidrógeno. Electronegatividad .- Es la tendencia de un átomo de un elemento de atraer los electrones compartidos hacia él cuando se combina un átomo de otro elemento. Así, en el HCl, el par de electrones compartidos está más desplazado hacia el átomo de cloro por ser más electronegativo que el hidrógeno. Conceptos básicos (IV) Número de oxidación o estado de oxidación.- Es un concepto empírico que sintetiza los significados de valencia y electronegatividad. Es un número positivo o negativo, que se determina de las siguientes maneras: a) En los iones monoatómicos: Es igual a su carga. Por ejemplo: En el ion Na+, el número de oxidación es +1; en el Ca2+ , su número de oxidación es +2 y en el Cl- , su valor es -1. b) En los compuestos covalentes: Cuando dos elementos se unen por enlace covalente, atribuimos los electrones del enlace al elemento más electronegativo. Entonces, la carga ficticia que presenta cada elemento en el compuesto es su número de oxidación. Por ejemplo: En el agua, se comparten dos pares de electrones, que se asignan al oxígeno por ser más electronegativo que el hidrógeno, por lo que el oxígeno tendrá un número de oxidación de -2 y el hidrógeno de +1. En el amoniaco, el nitrógeno tendrá un valor de -3 y en el metano, CH4 , el carbono tendrá un valor de -4. Reglas útiles para el cálculo del número de oxidación: El número de oxidación de un átomo de un elemento es cero. El número de oxidación de cualquier ion monoatómico es igual a su carga eléctrica. El número de oxidación del flúor es siempre -1. El número de oxidación del oxígeno es -2, excepto en sus compuestos con el flúor , en que es +2, y en los peróxidos, en que es -1. El hidrógeno presenta número de oxidación +1 cuando se combina con los no m etales. El hidrógeno presenta número de oxidación -1 cuando se combina con los metales. Todos los metales alcalinos presentan siempre el mismo número de oxidación, el +1; y los alcalinotérreos presentan siempre el número de oxidación +2. El concepto de valencia resulta útil en la formulación de los compuestos binarios, mientras que el n.o. lo es en compuestos de tres o más elementos. Por ejemplo, en los siguientes compuestos el carbono tiene siempre valencia 4 pero distintos n.o.: n.o.: -4 -2 0 +4 CH4 CH3Cl CH2Cl2 CCl4 EN UNA FÓRMULA SIEMPRE SE CUMPLE QUE LA SUMA ALGEBRAICA DE LOS PRODUCTOS DE LOS SUBÍNDICES DE CADA ELEMENTO POR LOS CORRESPONDIENTES NÚMEROS DE OXIDACIÓN DA COMO RESULTADO CERO. IPEP DE HUELVA 2 Gonzalo Mora Pérez Nombres y símbolos de los elementos químicos . En primer lugar , para formular , debemos saber cómo se llaman los elementos químicos y có mo se representan . NOMBRE Símbolo NOMBRE Símbolo NOMBRE Símbolo NOMBRE Hidrógeno H Helio He Litio Li Berilio Carbono C Nitrógeno N Oxígeno O Símbolo NOMBRE Símbolo Be Boro B Flúor F Neón Ne Sodio Na Magnesio Mg Aluminio Al Silicio Si Fósforo P Azufre S Cloro Cl Argón Ar Potasio K Calcio Ca Escandio Sc Titanio Ti Vanadio V Cromo Cr Manganeso Mn Hierro Fe Cobalto Co Níquel Ni Cobre Cu Cinc Zn Galio Ga Germanio Ge Arsénico As Selenio Se Bromo Br Kriptón Kr Rubidio Rb Estroncio Sr Ytrio Y Circonio Zr Niobio Nb Molibdeno Mb Tecnecio Tc Rutenio Ru Rodio Rh Paladio Pd Plata Ag Cadmio Cd Indio In Estaño Sn Antimonio Sb Teluro Te Yodo I Xenón Xe Cesio Cs Bario Ba Lantano * La* Cerio Ce Praseodimio Pr Neodimio Nd Prometio Pm Samario Sm Europio Eu Gadolinio Gd Terbio Tb Disprosio Dy Holmio Ho Erbio Er Tulio Tm Yterbio Yb Lutecio Lu Hafnio Hf Tántalo Ta Wolframio W Renio Re Hg Osmio Os Iridio Ir Platino Pt Oro Au Mercurio Talio Tl Plomo Pb Bismuto Bi Polonio Po Astato At Radón Rn Francio Fr Radio Ra Actinio** Ac** Torio Th Proactinio Pa Uranio U Neptunio Np Plutonio Pu Americio Am Curio Cm Berkelio Bk Californio Cf Einstenio Es Fermio Fm Mendelevio Md Nobelio No Laurencio Lr Rutherfordio Rf Dubnio Db Seaborgio Sg Bohrio Bh Hassio Hs Meitnerio Mt Roentgenio Rg Darmstadtio Ds Cada color es un periodo de la Tabla Periódica Nombres y símbolos de los elementos químicos (cont.). Son muy diversos los orígenes de los nombres de los elementos químicos. Algunos provienen del latín o del griego. Así, el cobre viene del latín cuprum, el bario del griego barys y el hierro del latín ferrum. Otros llevan el nombre del mineral que el elemento contiene en mayor cantidad, así, el nitrógeno recibe el nombre de su mineral nitro, y el berilio lo recibe de su mineral berilio. Los nombres de algunos elementos hacen referencia a sus propiedades: cloro procede del griego khlorós, color verde, mientras que el bromo lo hace del griego bromós, mal olor. Los nombres de lugar o topónimos caracterizan la denominación de algunos elementos. De esta manera, el galio recibe este nombre, porque se descubrió en Gallia (Francia); el germanio, porque se descubrió en Alemania; mientras que el polonio se llama así en honor de Polonia. El nombre de renio viene de Rhenus, el río Rin, y el iterbio, de la localidad sueca de Ytterby. También hay nombres procedentes de la mitología: por ejemplo, vanadio viene de la diosa escandinava de la belleza Vanadis, y prometio, de Prometeo, titán que robó el fuego del Olimpo y se lo dio a los hombres. Algunos llevan nombres de personas ilustres relacionadas con el mundo de la ciencia. El curio se llama en honor de los esposos Curie, el nobelio, en honor de Alfred Nobel, y el einstenio, en honor de Albert Einstein. La simbología actual de los elementos fue propuesta en el s. XIX por el químico sueco Berzelius y se basa en la utilización de las letras del alfabeto: consta de una, dos o tres letras que representan el átomo en las fórmulas químicas. La letra inicial del símbolo se escribe en mayúscula. A partir del uranio, de número atómico 92, todos los elementos son sintéticos ( además del tecnecio y el prometio). Recientemente se han descubierto nuevos elementos (hasta el 118), aunque en cantidades muy pequeñas (algunas veces sólo unos pocos átomos) y con una “vida media” del orden de milésimas de segundo. Mientras no se de nombre y símbolo definitivo a los nuevos elementos (en la actualidad, a partir del 112), la IUPAC ha propuesto que: 1) en castellano acabarán en –io; 2) tendrán tres letras y derivarán de su número atómico y 3) se usarán las raíces numéricas: 0=nil; 1=un; 2=bi; 3=tri; 4=cuad; 5 =pent; 6=hex; 7=sept; 8=oct; 9=enn. Así, por ejemplo, el nombre del elemento 118 es ununoctio, y su símbolo, Uuo. IPEP DE HUELVA 3 Gonzalo Mora Pérez Sistema Periódico de los elementos . Es una ordenación de los elementos químicos , en orden creciente de su número atómico, comenzando por el hidrógeno (Z = 1). Se distribuyen en 18 Grupos ( verticales ) y en 7 Periodos ( horizontales ) . 1 2 H 2 Li 3 Na 4 K 3 11 19 37 Rb 55 Cs 6 87 Fr 7 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 F He 10 Ne 1 1 5 3 2 4 Be 5 B 13 12 Al Mg 20 21 Ca Sc 38 Sr 39 Y 56 Ba La 88 57 89 Ra Ac 22 Ti 40 Zr 72 Hf 104 Rf Ce Th V 23 41 Nb 73 Ta 105 Db 58 90 Pr Pa 24 Cr 25 42 Mb 74 W 106 91 Tc Fe 43 44 Ru 76 75 Re Os 107 Sg 59 26 Mn 108 Bh Nd U 60 92 Hs Pm Np 61 93 27 Co 45 Rh Ir 77 109 Mt 62 Sm Pu 94 28 Ni 46 Pd 78 Pt 110 Ds Eu 63 95 Am 29 30 Cu 47 Ag 79 Zn 48 Cd 80 Au Hg 31 Ga In 49 Tl 81 No metales Semimetales Si 7 N 14 15 P 32 S 33 Ge As 50 Pb Bi 34 Po 17 Br Te 83 9 Cl 52 Sb 82 16 Se 51 Sn 8 O I 84 18 Ar 35 36 Kr 53 54 Xe 86 At85 Rn 111 Rg Gd 64 Tb 96 Cm Bk 65 97 Dy Cf 66 98 Ho Es 67 99 Er 68 100 Fm Tm 69 101 Md 70 Yt Lu 102 71 103 No Lw Según el color del símbolo son : Según el color de la celda son : Metales 6 C Sólido Gases inertes Líquido Gaseoso Sintético Número de oxidación más frecuentes de algunos elementos (en color rojo) 1 2 +1 +2 H 6 7 8 9 10 11 12 13 +3 14 15 16 17 +2 , ± 4 ±3 , +5 ±2,4,6 ±1,3,5,7 Única valencia del F El Oxígeno siempre -2, menos en los peróxidos, que actúa con -1 – 1 Valencia que presenta en los hidruros metálicos – 2 Li Be B C N O Na Mg Al Si P S Cl K Ca 2, 3, 6 Ga Ge As Se Br Rb Sr 2,3,4,5,6 In Sn Sb Te I Cs Ba 2,3,4,5,6 Tl Pb Bi Po At Fr Ra – 3 – 2 –1 Mn Cr 2,3,4,6, 7 Mo W Fe 2,3 Co 2,3 Ni Cu Zn 1,2 2 Pd Ag Cd 2,4 1 2 2,3 Pt 2,4 Au Hg 1,3 1,2 – 4 – 1 F – 1 Cuando se unen al hidrógeno o a los metales (compuestos binarios) IPEP DE HUELVA 4 Gonzalo Mora Pérez SISTEMA PERIÓDICO DE LOS ELEMENTOS (AMPLIACIÓN) Números de oxidación más frecuentes. 1 IA 1 2 3 4 5 6 7 2 IIA IIIB 3 4 IVB 5 VB 6 VIB 7 VIIB 8 9 VIII 10 11 IB 12 IIB 13 IIIA 14 IVA 15 VA 16 VIA 17 VIIA H +1 -1 VIIIA 18 0 He Li +1 Be +2 B +3 C +4 -2 +2 -4 N +5 +2 +4 +1 +3 -3 O -1 -2 F -1 Ne Na +1 Mg +2 Al +3 Si +4 -2 +2 -4 P +5 +3 -3 S +6 +2 +4 -2 Cl +7 +5 +1 +3 -1 Ar K +1 Ca +2 Sc +3 Ti +4 +3 +2 V +5 +3 +4 +2 Cr +6 +3 +2 Mn +7 +3 +6 +2 +4 Fe +3 +2 Co +3 +2 Ni +3 +2 Cu +2 +1 Zn +2 Ga +3 Ge +4 -4 As +5 +3 -3 Se +6 +4 -2 Br +7 +5 +1 +3 -1 Kr Rb +1 Sr +2 Y +3 Zr +4 Nb +5 +3 Mo +6 +3 +5 +2 +4 Tc +7 Ru +2 +6 +3 +8 +4 Rh +2 +3 +4 Pd +4 +2 Ag +1 Cd +2 In +3 Sn +4 +2 Sb +5 +3 -3 Te +6 +4 -2 I +7 +5 +1 +3 -1 Xe Cs +1 Ba +2 La * +3 Hf +4 Ta +5 W +6 +3 +5 +2 +4 Re +2 +6 +4 +7 Os +2 +6 +3 +8 +4 Ir +2 +4 +3 +6 Pt +4 +2 Au +3 +1 Hg +2 +1 Tl +3 +1 Pb +4 +2 Bi +5 +3 -3 Po +2 At +1 -1 +5 Rn Fr +1 Ra +2 Ac ** +3 Ha Ku Ce +3 +4 Pr +3 +4 Nd +3 Pm +3 Sm +2 +3 Eu +2 +3 Gd +3 Tb +3 +4 Dy +3 Ho +3 Er +3 Tm +2 +3 Yb +2 +3 Lu +3 Th +4 Pa +4 +5 U +3 +5 +4 +6 Np +3 +5 +4 +6 Pu +3 +5 +4 +6 Am +3 +5 +4 +6 Cm +3 Bk +3 +4 Cf +3 Es +3 Fm +3 Md +2 +3 No +2 +3 Lw +3 * Lantánidos 6 ** Actínidos 7 IPEP DE HUELVA 5 Gonzalo Mora Pérez 1. Nomenclaturas. En Nomenclatura y formulación no hay un reconocimiento universal (o al menos local, en lo que a países hispano hablantes se refiere) de quién o quiénes tienen la facultad de tomar las decisiones o crear normas comunes. Sí existe un reconocimiento generalizado de que la IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) asume esa función. La IUPAC ha ido modificando a lo largo de los años las normas a usar, siendo la última gran aportación a este tema el libro titulado Red Book de 2005. Nosotros seguiremos las orientaciones dadas por la Ponencia de Selectividad. En el desarrollo de la nomenclatura química han surgido varios sistemas para la construcción de los nombres de los elementos y compuestos químicos. Cada uno de los sistemas tiene su propio conjunto de reglas. En concreto, en lo referente a la química inorgánica, tres son los sistemas principales de nomenclatura: la nomenclatura de composición, la de sustitución y la de adición. Nomenclatura de composición o estequiométrica. Esta nomenclatura está basada en la composición no en la estructura. Por ello, puede ser la única forma de nombrar un compuesto si no se dispone de información estructural. El tipo más simple de este tipo de nomenclatura es la llamada estequiométrica. En ella se indica la proporción de los constituyentes a partir de la fórmula empírica o la molecular. La proporción de los elementos o constituyentes puede indicarse de varias formas: – utilizando prefijos multiplicativos (mono-, di-, tri-, etc...). – utilizando números de oxidación de los elementos (sistema de Stock: mediante números romanos, en versalita). – utilizando la carga de los iones (mediante los números de Ewens-Basset:números arábigos seguido del signo correspondiente). Nomenclatura de sustitución (AMPLIACIÓN). De forma general, en esta nomenclatura se parte del nombre de unos compuestos denominados “hidruros padres” y se indica, junto con los prefijos de cantidad correspondiente, el nombre de los elementos o grupos que sustituyen a los hidrógenos. Esta nomenclatura es la usada generalmente para nombrar los compuestos orgánicos. Nomenclatura de adición (AMPLIACIÓN). Esta nomenclatura se desarrolló originalmente para nombrar los compuestos de coordinación. Así, se considera que el compuesto consta de un átomo central o átomos centrales con ligandos asociados, cuyo número se indica con los prefijos multiplicativos correspondientes. IPEP DE HUELVA 6 Gonzalo Mora Pérez 2. Sustancias elementales o simples. Los nombres sistemáticos están basados en la indicación del número de átomos en la molécula; para ello se utilizan los prefijos multiplicativos recogidos en el cuadro : 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 mono di (bis) tri (tris) tetra (tetrakis) penta (pentakis) hexa (hexakis) hepta (heptakis) octa (octakis) nona (nonakis) deca (decakis) 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 undeca dodeca trideca tetradeca pentadeca hexadeca heptadeca octadeca nonadeca icosa Cuadro 1: Una selección de prefijos multiplicadores. El prefijo “mono-” se usa solamente si el elemento no se encuentra habitualmente de forma monoatómica. Por otro lado, si el número de átomos del elemento es grande y desconocido, se puede usar el prefijo “poli-”: Fórmula Nombre sistemático Nombre alternativo aceptado He helio O monooxígeno O2 dioxígeno oxígeno O3 trioxígeno ozono H monohidrógeno H2 dihidrógeno P4 tetrafósforo S8 octaazufre S6 hexaazufre Sn poliazufre N mononitrógeno N2 dinitrógeno fósforo blanco *Tradicionalmente se han utilizado los nombres flúor, cloro, bromo, yodo, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno, para indicar los compuestos diatómicos que forman estos elementos en la naturaleza y cuyas fórmulas son: F2, Cl2, Br2, I2, H2, N2 y O2. IPEP DE HUELVA 7 Gonzalo Mora Pérez 3. Compuestos binarios. 3.1. Introducción. Como su propio nombre indica, estos compuestos están formados por dos elementos distintos. En estos casos, para escribir las fórmulas de los compuestos y nombrarlos, hay que tener en cuenta la electronegatividad; así, un elemento será considerado el constituyente electropositivo y el otro el constituyente electronegativo. Para conocer cuál es el elemento más electronegativo y cuál el menos (más electropositivo), se debe utilizar el orden establecido en la tabla VI de las recomendaciones de 2005 de la IUPAC: Cuando los constituyentes tienen carga (iones), los cationes son las especies electropositivas y los aniones las electronegativas. Al formular, se escribe en primer lugar el elemento más electropositivo y a continuación, el más electronegativo. El número de átomos de cada elemento se indica con un subíndice detrás del símbolo correspondiente. • Nomenclatura estequiométrica. Se nombra, en primer lugar, el elemento más electronegativo; para ello se modifica el nombre del elemento añadiendo el sufijo “-uro” a la raíz del nombre. Seguidamente, tras la palabra “de”, se nombra el elemento menos electronegativo sin modificar. Delante del nombre de cada elemento, sin espacios ni guiones, se utilizan los prefijos multiplicativos que indican el número de átomos de cada uno. Una excepción a esta regla se produce cuando el oxígeno es el elemento más electronegativo; en este caso, se nombra como “óxido”. También se puede señalar el caso del azufre, cuando actúa como elemento más electronegativo, la terminación “-uro” se añade a la raíz latina (sulphur), nombrándose como “sulfuro”. IPEP DE HUELVA 8 Gonzalo Mora Pérez Las vocales finales de los prefijos no deben ser elididas, con la única excepción del prefijo “mono-” cuando precede a “óxido”; así, se suele decir “monóxido” en vez de “monoóxido”. elemento más electronegativo Fe2O3 trióxido de dihierro elemento menos electronegativo Cuando no hay ambigüedad en la estequiometría de un compuesto, no es necesario utilizar los prefijos multiplicativos. Esto ocurre cuando se forma un único compuesto entre dos elementos. Además, el prefijo “mono-” es, estrictamente hablando, considerado superfluo y sólo es necesario para recalcar la estequiometría de un compuesto en relación con otros relacionados (para el segundo elemento no se usa). No se dice monocloruro de monosodio sino cloruro de sodio. • Nomenclatura basada en el uso del número de oxidación, conocida como nomenclatura de Stock. Igual que antes, se nombra el elemento más electronegativo (el que tiene número de oxidación negativo), con el sufijo “-uro”, pero sin prefijos multiplicativos; a continuación, tras la palabra “de”, se nombra el menos electronegativo (el que tiene número de oxidación positivo), indicándose el número de oxidación mediante números romanos entre paréntesis, inmediatamente tras el nombre del elemento. elemento más electronegativo PCl5 número de oxidación del fósforo: +5 Cloruro de fósforo(V) elemento menos electronegativo IPEP DE HUELVA 9 Gonzalo Mora Pérez Cuando los elementos tienen un único estado de oxidación, no se indica en el nombre del compuesto.No se dice cloruro de sodio(I) sino cloruro de sodio. Para escribir la fórmula de un compuesto binario, de manera general, se intercambian los números de oxidación sin el signo, o las cargas, de los elementos y se colocan como subíndices del otro elemento, simplificándolos cuando sea posible. En la nomenclatura estequiométrica los subíndices coinciden con los prefijos de cantidad. Más ejemplos: Elemento a la izquierda Para formular: Oxígeno a la derecha Óxido de hierro (III) Fe2O3 os Intercambiar n de oxidación (sin signo) Palabra óxido Nomenclatura de Stock Para nombrar: Óxido de hierro(III) Fe2O3 Estado de oxidación escrito en números romanos y entre paréntesis Nombre del elemento Nomenclatura sistemática Palabra óxido Nombre del elemento Trióxido de dihierro Prefijo numeral que indica el número de oxígenos IPEP DE HUELVA Prefijo numeral que indica el número de átomos del elemento (si es distinto de uno) 10 Gonzalo Mora Pérez 3.2. Combinaciones binarias del hidrógeno. • Combinaciones del hidrógeno con los metales. En estos compuestos, el hidrógeno actúa con número de oxidación -1, sería el elemento más electronegativo, y el metal con alguno de sus números de oxidación positivo. Para conocer el número de oxidación del metal, hay que tener en cuenta que éste coincide con el número de átomos de hidrógeno, ya que la suma de los números de oxidación debe ser cero. • Fórmula Nomenclatura estequiométrica Nomenclatura de Stock SnH2 dihidruro de estaño hidruro de estaño(II) SnH4 tetrahidruro de estaño hidruro de estaño(IV) LiH hidruro de litio hidruro de litio ZnH2 dihidruro de cinc o hidruro de cinc hidruro de cinc Combinaciones del hidrógeno con los no-metales. – combinaciones del hidrógeno con los no metales de los grupos 13, 14 y15 Se nombran de la misma forma que los hidruros metálicos. Así, de acuerdo con la tabla VI de las recomendaciones de la IUPAC de 2005, el hidrógeno es más electronegativo y actúa con número de oxidación -1. Fórmula Nomenclatura estequiométrica Nomenclatura de Stock BH3 trihidruro de boro o hidruro de boro hidruro de boro PH3 trihidruro de fósforo hidruro de fósforo(III) PH5 pentahidruro de fósforo hidruro de fósforo(V) Algunos tienen nombres tradicionales o especiales: NH3, amoníaco o azano; PH3, fosfano (antes fosfina) ; AsH3, arsano (antes arsina); SbH3, estibano (antes, estibina) BH3, borano; – combinaciones del hidrógeno con los no metales de los grupos 16 y 17 (HIDRÁCIDOS) En estos casos, el hidrógeno es el elemento menos electronegativo y actúa con número de oxidación +1. Los halógenos o los anfígenos, son los elementos más electronegativos, actuando con números de oxidación -1 y -2, respectivamente. Las disoluciones acuosas de estos compuestos presentan carácter ácido (hidrácidos) y se pueden nombrar como “ácido” seguido de la raíz del elemento que se combina con el hidrógeno con el sufijo “-hídrico”. IPEP DE HUELVA 11 Gonzalo Mora Pérez Fórmula Nomenclatura estequiométrica En disolución acuosa HF fluoruro de hidrógeno ácido fluorhídrico HCl cloruro de hidrógeno ácido clorhídrico HBr bromuro de hidrógeno ácido bromhídrico HI yoduro de hidrógeno ácido yodhídrico H2S sulfuro de hidrógeno o sulfuro de dihidrógeno ácido sulfhídrico H2Se seleniuro de hidrógeno o seleniuro de dihidrógeno ácido selenhídrico H2Te telururo de hidrógeno o telururo de dihidrógeno ácido telurhídrico * HCN cianuro de hidrógeno ácido cianhídrico El último compuesto de la tabla anterior está formado por tres elementos. Se ha incluido debido a que sus disoluciones acuosas son ácidas (hidrácido). Está formado por el ion cianuro, CN─, y el ion hidrógeno, H+. • Hidruros padres o progenitores (AMPLIACIÓN) Uno de los sistemas de nomenclatura recogidos en las recomendaciones de 2005 de la IUPAC, es la denominada sustitutiva, tal como se ha comentado al principio. Esta forma de nombrar los compuestos está basada en los denominados “hidruros padres o progenitores”. Éstos son hidruros, con un número determinado de átomos de hidrógeno unidos al átomo central, de los elementos de los grupos 13 al 17 de la tabla periódica. El nombre de los hidruros padres o progenitores están recogidos en la tabla siguiente (tabla IR-6.1. de las recomendaciones de 2005 de la IUPAC): grupo 13 grupo14 grupo 15 grupo 16 grupo 17 BH3 borano CH4 metano NH3 azano H2O oxidano HF fluorano AlH3 alumano SiH4 silano PH3 fosfano H2S sulfano HCl clorano GaH3 galano GeH4 germano AsH3 arsano H2Se selano HBr bromano InH3 indigano SnH4 estannano SbH3 estibano H2Te telano HI yodano TlH3 talano PbH4 plumbano BiH3 bismutano H2Po polano HAt astatano Se admiten los nombres comunes de amoniaco para el NH 3 y de agua para el H2O; pero dejan de ser aceptados los nombres comunes de fosfina (PH 3, trihidruro de fósforo), arsina (AsH3, trihidruro de arsenio) y estibina (SbH3, trihidruro de antimonio), que deben de ir abandonándose. IPEP DE HUELVA 12 Gonzalo Mora Pérez 3.3. Combinaciones binarias del oxígeno. • Óxidos Se denominan así a las combinaciones del oxígeno con otro elemento, metálico o no metálico, a excepción de los halógenos. En estos compuestos, el número de oxidación del oxígeno es -2, mientras que el otro elemento actúa con número de oxidación positivo. Si se quiere escribir la fórmula, se intercambian los números de oxidación y se colocan como subíndice del otro elemento, escribiéndose el oxígeno en segundo lugar. En cambio, el oxígeno se nombra en primer lugar como óxido. Fórmula Nomenclatura estequiométrica Nomenclatura de Stock FeO monóxido de hierro u óxido de hierro óxido de hierro(II) Fe2O3 trióxido de dihierro óxido de hierro(III) K2O óxido de dipotasio u óxido de potasio óxido de potasio Al2O3 trióxido de dialuminio u óxido de aluminio óxido de aluminio Cu2O monóxido de dicobre u óxido de dicobre óxido de cobre(I) CuO monóxido de cobre u óxido de cobre óxido de cobre(II) CdO óxido de cadmio óxido de cadmio MgO óxido de magnesio óxido de magnesio CO monóxido de carbono u óxido de carbono óxido de carbono(II) CO2 dióxido de carbono óxido de carbono(IV) N2O monóxido de dinitrógeno u óxido de dinitrógeno óxido de nitrógeno(I) NO monóxido de nitrógeno u óxido de nitrógeno óxido de nitrógeno(II) NO2 dióxido de nitrógeno óxido de nitrógeno(IV) NOTA: Anteriormente a las recomendaciones de 2005 de la IUPAC, la secuencia de los elementos era diferente a la establecida en la tabla VI. Antes, el oxígeno era el segundo elemento, después del fluór, por lo que las combinaciones del oxígeno con cloro, bromo, yodo y astato, también eran nombradas como óxidos. Debido a que se han nombrado como óxidos durante mucho tiempo, se seguirán encontrando de ese modo, hasta que se vaya imponiendo la nueva recomendación. A continuación se dan algunos ejemplos de esto: Antes (Incorrecto) Recomendaciones 2005 Fórmula Nombre Fórmula Nombre Cl2O óxido de dicloro OCl2 dicloruro de oxígeno ClO2 dióxido de cloro O2Cl cloruro de dioxígeno Br2O5 pentaóxido de dibromo O5Br2 dibromuro de pentaoxígeno El compuesto OF2 se sigue llamando de la misma manera: difluoruro de oxígeno IPEP DE HUELVA 13 • Gonzalo Mora Pérez Peróxidos Son combinaciones del anión peróxido, O22-, con un elemento metálico o no metálico. El anión peróxido también puede ser nombrado como dióxido(2-) En estos compuestos el oxígeno actúa con número de oxidación -1 y no puede simplificarse el subíndice dos, que indica que hay dos oxígenos unidos, cuando se formule. Se puede usar la nomenclatura estequiométrica de igual manera que con los óxidos o la nomenclatura de Stock, donde se nombran como peróxidos del elemento electropositivo, indicando su número de oxidación entre paréntesis, si tiene varios. Fórmula Nomenclatura estequiométrica Nomenclatura de Stock Na2O2 dióxido de disodio peróxido de sodio BaO2 dióxido de bario peróxido de bario CuO2 dióxido de cobre peróxido de cobre (II) * H2O2 dióxido de dihidrógeno peróxido de hidrógeno *Para el compuesto H2O2, la IUPAC acepta el nombre común de agua oxigenada. 2- Formulación: Grupo peróxido O2 a la derecha Peróxido de sodio Solución: Na2O2 Metal a la izquierda os Intercambiar n de oxidación (sin signo). No es simplificable, ya que si dividimos los subíndices por dos, desaparecería la agrupacíón (O2) Peróxido de bario Metal a la izquierda 2- Grupo peróxido O2 a la derecha Ba2(O2)2 = Ba2O4 = BaO2 Solución: os Intercambiar n de oxidación (sin signo). Es simplificable, ya que si dividimos los subíndices por dos sigue presente la agrupación (O2) Nomenclatura: K2O2 Palabra peróxido Solución: IPEP DE HUELVA Nombre del elemento Peróxido de potasio 14 Gonzalo Mora Pérez 3.4. Otras combinaciones binarias • Combinaciones de metal con no metal (sales binarias) En la fórmula aparecerá en primer lugar el metal, ya que se trata del elemento menos electronegativo, y, a continuación, el no metal. Los números de oxidación de los elementos se intercambian como subíndice y se simplifican cuando sea posible. La nomenclatura estequiométrica y la de Stock son las más usadas en estos casos. En ambas se nombra en primer lugar el elemento no metálico con la terminación “-uro”, a continuación se nombra el metal. Según la nomenclatura empleada, se usan los prefijos de cantidad o los números de oxidación del elemento metálico cuando sea necesario. Fórmula Nomenclatura estequiométrica Nomenclatura de Stock NaBr bromuro de sodio bromuro de sodio FeCl2 dicloruro de hierro cloruro de hierro(II) FeCl3 tricloruro de hierro cloruro de hierro(III) Ag2S sulfuro de diplata o sulfuro de plata sulfuro de plata Al2Se3 triseleniuro de dialuminio o seleniuro de aluminio seleniuro de aluminio PtI4 tetrayoduro de platino yoduro de platino(IV) CaF2 difluoruro de calcio o fluoruro de calcio fluoruro de calcio Na2Te telururo de disodio o telururo de sodio telururo de sodio AuI3 triyoduro de oro yoduro de oro(III) PbBr2 dibromuro de plomo bromuro de plomo(II) ScAs arseniuro de escandio arseniuro de escandio * NH4Cl cloruro de amonio cloruro de amonio * KCN cianuro de postasio cianuro de potasio * También se consideran sales los compuestos del ion cianuro CN- con los metales y aquellos que tienen el amonio NH4+ como catión. • Combinaciones de no metal con no metal Como es habitual, a la hora de nombrarlos se empieza por el más electronegativo, con la terminación “-uro”, y tras la partícula “de” se nombra al elemento menos electronegativo. Según los casos se utilizarán los prefijos de cantidad o el número de oxidación, como se observa en los ejemplos: Fórmula Nomenclatura estequiométrica Nomenclatura de Stock SF6 hexafluoruro de azufre fluoruro de azufre(VI) PCl3 tricloruro de fósforo cloruro de fósforo(III) PCl5 pentacloruro de fósforo cloruro de fósforo(V) BN nitruro de boro nitruro de boro ICl7 heptacloruro de yodo cloruro de yodo(VII) As2Se5 pentaseleniuro de diarsénico seleniuro de arsénico(V) IPEP DE HUELVA 15 Gonzalo Mora Pérez 4. Hidróxidos Son combinaciones ternarias en las que el anión hidróxido, OH ─, se combina con cationes metálicos. En la fórmula de estos compuestos, el número de iones OH─ coincide con el número de oxidación del catión metálico, para que la suma total de las cargas sea cero. Cuando hay más de un ion hidróxido, éstos se colocan entre paréntesis, indicando que el subíndice se refiere a todo el ion. Se pueden nombrar según la nomenclatura estequiométrica o mediante el sistema de Stock: Formulación: Compuesto nombrado según la nomenclatura sistemática: Trihidróxido de niquel Prefijo numeral que indica el número de grupos (OH) Solución: Ni(OH)3 El metal se escribe a la izquierda Compuesto nombrado según la nomenclatura de Stock: El grupo (OH) se escribe a la derecha. Si tiene subíndice es obligatorio poner paréntesis. Hidróxido de niquel(III) Palabra "hidróxido" Solución: Nombre del metal Nombre del metal con su número de oxidación en números romanos y entre paréntesis (si tiene varios). Ni(OH)3 El número de oxidación del metal (sin signo) se coloca como subíndice del grupo (OH) Cuando los metales que se combinan tienen estado de oxidación fijo (alcalinos, alcalino-térreos, Ag, Zn, Al... etc), está permitido omitir los prefijos numerales en el nombre del compuesto ya que no existe ninguna ambigüedad: Hidróxido de sodio, hidróxido de magnesio, hidróxido de aluminio... etc. En estos casos se debe tener especial cuidado a la hora de escribir la fórmula, ya que se debe tener en cuenta el estado de oxidación del metal y formular el hidróxido correspondiente cruzando, como subíndices, los correspondientes números de oxidación. IPEP DE HUELVA 16 Gonzalo Mora Pérez Formulación: Hidróxido de magnesio El magnesio es un metal alcalino-térreo con número de oxidación fijo: +2 Nombre sin prefijos numerales. Tampoco se da el estado de oxidación del metal. Solución: Mg(OH)2 El (OH) se comporta como un no metal con número de oxidación - 1. Este número (sin signo) será el subíndice del metal (se omite) El número de oxidación del magnesio (sin signo) se coloca como subíndice del grupo (OH). Nomenclatura: Fe(OH)2 Solución (sistemática): Palabra hidróxido Dihidróxido de hierro Prefijo numeral que indica el número de grupos (OH) Solución (Stock): Nombre del metal Hidróxido de hierro(II) Palabra "hidróxido" Nombre del metal y estado de oxidación en números romanos y entre paréntesis (si el metal tiene más de uno). No dejar espacio entre el paréntesis y el nombre del metal. Fórmula Nomenclatura estequiométrica Nomenclatura de Stock Ca(OH)2 dihidróxido de calcio o hidróxido de calcio hidróxido de calcio NaOH monohidróxido de sodio o hidróxido de sodio hidróxido de sodio Sn(OH)2 dihidróxido de estaño hidróxido de estaño(II) Sn(OH)4 tetrahidróxido de estaño hidróxido de estaño(IV) IPEP DE HUELVA 17 Gonzalo Mora Pérez 5. Oxoácidos Son ácidos que contienen oxígeno; así, estos compuestos tienen como fórmula general: HaXbOc. El hidrógeno actúa con número de oxidación +1 y el oxígeno -2. X, es el átomo central. Como tal pueden actuar los elementos no metálicos y algunos metales de transición (Cr, Mn,...) con sus números de oxidación más altos. Según las recomendaciones de la IUPAC de 2005, se pueden nombrar de tres formas diferentes: nomenclatura común o clásica, nomenclatura de adición y nomenclatura de hidrógeno. • Nomenclatura común (tradicional o clásica). Para nombrarlos del modo tradicional, es necesario conocer todos los números de oxidación que puede presentar el elemento que actúa como átomo central en la formación de oxoácidos. Luego, el número de oxidación que presenta en el compuesto concreto que queremos nombrar, se indica mediante sufijo y/o prefijos. Con esta nomenclatura se pueden nombrar hasta cuatro oxoácidos diferentes para un elemento actuando como átomo central. Los prefijos y sufijos que se usan son: orden del número oxidación del átomo central, si puede presentar..... prefijo sufijo cuatro per- -ico más alto -ico hipo- tres dos segundo más alto más alto -oso tercero intermedio más bajo -oso más bajo más bajo uno Es importante, por tanto, conocer los números de oxidación que pueden presentar los elementos que actúan como átomo central para formar oxoácidos. Un resumen de dichos números de oxidación se muestra en la siguiente tabla. No obstante, hay que aclarar que algunos de los oxoácidos que podrían formularse con ellos, no tienen existencia real; pudiendo existir las sales correspondientes. IPEP DE HUELVA 18 Gonzalo Mora Pérez números de oxidación para formar oxoácidos Elementos * hipo- -oso -oso -ico per- -ico halógenos (Cl, Br, I) +1 +3 +5 +7 anfígenos (S, Se, Te) +2 +4 +6 nitrogenoideos (N, P, As, Sb) +1 +3 +5 carbonoideos (C, Si) +4 boro +3 * Mn +6 Cr, Mo, W +6 V +5 +7 El manganeso presenta estos dos números de oxidación y al nombrarlos no se sigue el orden indicado en la tabla general, sino el indicado en esta última. Ejemplo de nomenclatura: Para nombrarlos, se antepone la palabra “ácido” a la raíz del nombre del elemento con los prefijos y sufijos correspondientes. Por ejemplo: HClO4 ácido perclórico prefijo y sufijo que indican que el cloro presenta el mayor número de oxidación: +7 Para calcular el número de oxidación del átomo central se tiene en cuenta que el hidrógeno presenta número de oxidación +1 y el oxígeno -2. Y la carga total del compuesto es cero, ya que se trata de un compuesto neutro. Así, para HaXbOc: nº H ⋅1 nº O⋅−2 nº X ⋅ x = 0 x= 2⋅c − a b x= a − 2⋅c x⋅b = 0 x= 2⋅c − a b 2⋅4 − 1 = 7 1 Al ser el mayor de los cuatro posibles que puede presentar el cloro en los oxoácidos, se usa el prefijo per- y el sufijo -ico. IPEP DE HUELVA 19 Gonzalo Mora Pérez Otro ejemplo de nomenclatura: HNO3 Estructura típica de un oxoácido: no metal situado entre oxígeno e hidrógeno Palabra “ácido” Solución: Ácido nítrico Nombre del elemento central con la terminación (ICO) que indica su estado de oxidación. Para determinar el número de oxidación del elemento central: Recordar que la suma algebraica de los números de oxidación de los elementos que integran el compuesto debe ser cero. En este caso: 3 (- 2) + 1 + n = 0 ; Subíndice del O Nº de oxid.del O n=5 nº de oxid. elemento nº de oxid. del H Otro ejemplo de nomenclatura: H2SO3 Nombre del elemento central con la terminación que indica su estado de oxidación. Palabra “ácido” Solución: Ácido sulfuroso Para saber el número de oxidación: 3 (- 2) + 2 (1) + n = 0 ; n=4 nº de oxid. elemento Subíndice del O (3) por su número de oxidación (-2) IPEP DE HUELVA Subíndice del H (2) por su número de oxidación (+1) 20 Gonzalo Mora Pérez Ejemplo de formulación: ácido sulfúrico Elemento central: S. Número de oxidación +6 Oxígeno a la derecha H2SO4 1. Subíndice del oxígeno: Buscar el menor número que multiplicado por el nº de oxidación del oxígeno (2), dé un número superior al nº de oxidación del átomo central (6 en este caso) Hidrógeno a la izquierda 2. Para calcular el subíndice del hidrógeno, restar: (Subíndice del oxígeno x 2) – (Nº oxidación átomo central) 4 x (2) - 6 = 2 Otro ejemplo de formular. Ácido perclórico Elemento central cloro (Cl). Prefijo PER, terminación ICO. Número de oxidación: +7 Elemento central: Cl Número de oxidación : +7 Hidrógeno a la izquierda Solución: Oxígeno a la derecha HClO4 2. Para calcular el subíndice del hidrógeno: 4x (2) - 7 = 1 IPEP DE HUELVA 1. Subíndice del oxígeno: Buscar el menor número que multiplicado por el nº de oxidación del oxígeno (2), dé un número superior al nº de oxidación del átomo central (7 en este caso) 21 Gonzalo Mora Pérez – prefijo orto- y metaEn algunos casos, un elemento con un número de oxidación determinado, puede ser el átomo central de dos oxoácidos diferentes, cuya diferencia es el número de moléculas de agua (realmente difieren en el número de átomos de H y O). En estos casos, al oxoácido de menor contenido de H2O se le añade el prefijo “meta-” y al de mayor el prefijo “orto-” (y al formular, a la forma "meta" se le añade un O2- más) Los casos habituales son: Fórmula Nombre Fórmula Nombre H3PO4 ácido ortofosfórico o ácido fosfórico HPO3 ácido metafosfórico H3PO3 ácido ortofosforoso o ácido fosforoso HPO2 ácido metafosforoso H3AsO4 ácido ortoarsénico o ácido arsénico HAsO3 ácido metaarsénico H3AsO3 ácido ortoarsenioso o ácido arsenioso HAsO2 ácido metaarsenioso H3BO3 ácido ortobórico o ácido bórico HBO2 ácido metabórico H4SiO4 ácido ortosilícico o ácido silícico H2SiO3 ácido metasilícico H5IO6 ácido ortoperyódico HIO4 ácido peryódico H6TeO6 ácido ortotelúrico H2TeO4 ácido telúrico El orto se prescinde en el B, Si, P, As y Sb. Sólo se tiene en cuenta para el peryódico y el telúrico ( y al formular, a la forma "meta", se le añade dos O2- más). El meta se prescinde en todos menos en el B, Si, P, As y Sb. – Oxoácidos con doble número del átomo central (uso del prefijo di-) Estos compuestos se consideran resultante de la condensación (dimerización) de dos moléculas de ácido y eliminación de una de agua. Se nombra colocando el prefijo di- delante del nombre del ácido de procedencia. Anteriormente eran nombrados con el prefijo piro- (ya en desuso), ya que se obtenían por calentamiento. Fórmula nombre fórmula nombre H2SO4 ácido sulfúrico H2S2O7 ácido disulfúrico H2SO3 ácido sulfuroso H2S2O5 ácido disulfuroso H3PO4 ácido fosfórico H4P2O7 ácido difosfórico H2CrO4 ácido crómico H2Cr2O7 ácido dicrómico Igualmente, se podrían formular y nombrar oxoácidos con un número mayor de átomos del elemento central; en este caso se utilizarían los prefijos de cantidad sucesivos. IPEP DE HUELVA 22 Gonzalo Mora Pérez OTRA OPCIÓN, para la formulación de los oxoácidos, es usar la siguiente regla: 1º) Formular el óxido del no metal 2º) Sumarle una molécula de agua 3º) Simplificar la fórmula si es necesario. Ejemplo: Ácido clórico Como por la terminación, -ico, sabemos que el nº de oxidación del cloro en este caso es +5, el óxido será: Cl2O5 Sumamos la molécula de agua: Cl2O5 + H2O → H2Cl2O6 Y simplificamo: HClO3 La forma "orto"se obtiene sumando una molécula de agua a la fórmula "meta". Para el caso del I y el Te, se le añaden 2 moléculas de agua. La forma "di" se obtiene sumando dos moléculas del ácido y quitando una molécula de agua. Se observa que: * los ácidos "meta" tienen 1 o 2 hidrógenos. * los ácidos "orto" poseen más de 2 hidrógenos. • ácido disulfúrico H2SO4 2 H2SO4 – H2O = H2S2O7 Ácido sulfúrico Ácido disulfúrico • ácido metafosfórico P2O5 + H2O HPO3 • ácido fosfórico HPO3 + H2O H3PO4 • ácido difosfórico 2 H3PO4 - H2O H4P2O7 • ácido metasilícico SiO2 + H2O H2SiO3 • ácido silícico H2SiO3 + H2O H4SiO4 • ácido disilícico 2H4SiO4 - H2O H6Si2O7 Ácidos del cromo y manganeso: El cromo y el manganeso, a pesar de ser metales, en sus estados de oxidación más altos forman oxoácidos. (También les ocurre al V, Mo, W) A partir de los ácidos formados se obtienen las sales correspondientes: cromatos, dicromatos, manganatos y permanganatos que son productos muy usados en los laboratorios. Cromo. Estado de oxidación +6: H2CrO4 Ácido crómico El ácido crómico puede dimerizarse y sufrir la pérdida de una molécula de agua dando lugar al ácido dicrómico: Manganeso. Estado de oxidación +6 H2MnO4 Ácido mangánico Manganeso. Estado de oxidación +7 HMnO4 Ácido permangánico 2 H2CrO4 H4Cr2O8 H2Cr2O7 Ácido dicrómico IPEP DE HUELVA 23 Gonzalo Mora Pérez • Nomenclatura de hidrógeno. Para los oxoácidos y sus derivados hay una forma alternativa de nomenclatura aceptada por la IUPAC. Consiste en nombrar, en primer lugar, los hidrógenos que contiene el ácido mediante la palabra “hidrogeno-”, precedida por el prefijo de cantidad. A continuación, sin dejar espacios y entre paréntesis, se nombra el anión según la nomenclatura de adición; es decir, en general, se nombran los oxígenos que tiene y se acaba con la raíz del nombre del átomo central acabado en “-ato”. Para el H2SO4: entre paréntesis (nombre del anión según nomenclatura de adición) (prefijo)(hidrogeno)(prefijo)(oxido)(prefijo)(raíz del átomo central acabado en -ato) dihidrogeno(tetraoxidosulfato) H2SO4 Ejemplos: Fórmula nº ox. clásica (ácido ….) de hidrógeno HClO4 +7 perclórico hidrogeno(tetraoxidoclorato) HClO3 +5 clórico hidrogeno(trioxidoclorato) HClO2 +3 cloroso hidrogeno(dioxidoclorato) HClO +1 hipocloroso hidrogeno(oxidoclorato) HIO4 +7 peryódico hidrogeno(tetraoxidoyodato) H5IO6 +7 ortoperyódico pentahidrogeno(hexaoxidoyodato) HIO3 +5 yódico hidrogeno(trioxidoyodato) HIO2 +3 yodoso hidrogeno(dioxidoyodato) HIO +1 hipoyodoso hidrogeno(oxidoyodato) H2SO4 +6 sulfúrico dihidrogeno(tetraoxidosulfato) H2S2O7 +6 disulfúrico dihidrogeno(heptaoxidodisulfato) H2SO3 +4 sulfuroso dihidrogeno(trioxidosulfato) H2S2O5 +4 disulfuroso dihidrogeno(pentaoxidodisulfato) H2TeO4 +6 telúrico dihidrogeno(tetraoxidotelurato) H6TeO6 +6 ortotelúrico hexahidrogeno(hexaoxidotelurato) H2TeO3 +4 teluroso dihidrogeno(trioxidotelurato) H2SeO4 +6 selénico dihidrogeno(tetraoxidoseleniato) H2SeO3 +4 selenioso dihidrogeno(trioxidoseleniato) HNO3 +5 nítrico hidrogeno(trioxidonitrato) HNO2 +3 nitroso hidrogeno(dioxidonitrato) H3PO4 +5 (orto)fosfórico trihidrogeno(tetraoxidofosfato) +5 metafosfórico hidrogeno(trioxidofosfato) HPO3 IPEP DE HUELVA 24 Gonzalo Mora Pérez 6. Iones. Los iones son especies con carga (ya sea un átomo o un grupo de átomos). En la fórmula de los iones monoatómicos, la carga se expresa con un superíndice a la derecha del símbolo del elemento. Su valor se indica con un número seguido del signo correspondiente. Cu2+ En los iones poliatómicos, la carga, que se indica igualmente con un superíndice a la derecha del último elemento que forma el ion, corresponde a la suma de los números de oxidación que se atribuye a los elementos que lo constituyen, SO42-; es decir, pertenece a todo el ion. Cuando el valor de la carga es uno, ya sea positiva o negativa, sólo se indica con el signo en la fórmula. • Cationes monoatómicos Hay dos formas de nombrarlos, basadas en el número de carga o en el número de oxidación. – Uso del número de carga (sistema Ewens–Basset) Se nombra el elemento y se indica, seguidamente, el número de la carga entre paréntesis. – Uso del número del número de oxidación (sistema de Stock) Se nombra el elemento y se indica, seguidamente, el número de oxidación entre paréntesis. Fórmula mediante número de carga sistema de Stock Fe2+ ion hierro(2+) ion hierro(II) 3+ ion hierro(3+) ion hierro(III) + Au ion oro(1+) ion oro(I) Au3+ ion oro(3+) ion oro(III) K+ ion potasio(1+) ion potasio Mg2+ ion magnesio(2+) ion magnesio H+ ion hidrógeno(1+) ion hidrógeno Fe • Cationes homopoliatómicos Se utiliza la nomenclatura estequiométrica, para ello se le añade el número de carga correspondiente al nombre del elemento con el prefijo de cantidad. Fórmula IPEP DE HUELVA O2+ dioxígeno(1+) Hg22+ dimercurio(2+) H3+ trihidrógeno(1+) S42+ tetraazufre(2+) Bi54+ pentabismuto(4+) 25 Gonzalo Mora Pérez • Cationes heteropoliatómicos obtenidos al añadir un H+ a los hidruros “padres” El nombre del ion obtenido formalmente al añadir un ion hidrógeno, H+, a un hidruro “padre”, se obtiene cambiando la terminación “-o” por “-io” Fórmula nombre derivado de hidruro “padre” nombre común aceptado H3O+ oxidanio oxonio * NH4+ azanio amonio PH4+ fosfanio * No se admite el nombre de hidronio • Aniones monoatómicos Se nombran añadiendo la terminación “-uro” al nombre del elemento, seguido del número de carga correspondiente (sistema Ewens–Basset), si no hay ambigüedad, se puede omitir el número de carga. Fórmula mediante número de carga Cl‒ cloruro(1-) o cloruro H‒ hidruro(1-) o hidruro N3‒ nitruro(3-) o nitruro As3‒ arseniuro(3-) o arseniuro S2‒ sulfuro(2-) o sulfuro 3‒ • Se seleniuro(3-) o seleniuro O2‒ óxido(2-) u óxido C4‒ carburo(4-) o carburo Aniones homopoliatómicos Se utiliza la nomenclatura estequiométrica, para ello se le añade el número de carga correspondiente al nombre del elemento con el prefijo de cantidad y la terminación “-uro”. Fórmula mediante número de carga nombre común aceptado O2‒ dióxido(1-) superóxido 2‒ dióxido(2-) peróxido O3 ‒ trióxido(1-) ozonido I3‒ triyoduro(1-) N3‒ trinitruro(1-) S22‒ disulfuro(2-) O2 IPEP DE HUELVA azida 26 • Aniones derivados de oxoácidos Gonzalo Mora Pérez Son los iones que resultan por la perdida de iones hidrógeno, H+, de un oxoácido. – Nomenclatura común Se cambia la terminación “-oso” o “-ico” del oxoácido por “-ito” o “-ato”, respectivamente. Nombrándose como ion o anión, en vez de ácido. número de oxidación del átomo central en el ácido en el oxoanión prefijo sufijo per- -ico más alto -ico segundo -ato -oso tercero -ito -oso más bajo hipo- HClO4 ácido perclórico prefijo sufijo per- -ato hipo- -ito ClO4‒ ion perclorato prefijo y sufijo que indican que el cloro presenta el mayor número de oxidación: +7 Como hay oxoácidos con varios hidrógenos, puede ocurrir que el anión derivado se forme por pérdida de algunos, pero no de todos los hidrógenos. En este caso, se antepone el prefijo hidrogeno-, dihidrogeno-, etc...,(sin acento) según el caso, al nombre del anión. H2SO4 ácido sulfúrico SO42‒ ion sulfato HSO4‒ ion hidrogenosulfato – Nomenclatura estequiométrica (de composición) Se nombran los elementos, indicando el número de cada uno con los prefijos de cantidad. Sería como eliminar los hidrógenos de la nomenclatura de hidrógeno de los oxoácidos. Finalmente, se indica la carga del anión mediante el número de carga (sistema Ewens–Basset). (prefijo de cantidad)(oxido)(prefijo de cantidad)(átomo central acabado en -ato)(carga del anión) SO42‒ Cr2O72‒ S2O72‒ IPEP DE HUELVA tetraoxidosulfato(2-) heptaoxidodicromato(2-) heptaoxidodisulfato(2-) 27 Gonzalo Mora Pérez 7. Oxisales Resultan de la combinación de un anión de oxoácido con un catión. En estos casos la suma total de las cargas es cero, lo que condiciona el número de cada ion en el compuesto. Cuando se repite un ion formado por varios átomos, se sitúa entre paréntesis en la fórmula, con el subíndice correspondiente. En general, se nombran siguiendo la estructura de los compuestos binarios (formados por un anión y por un catión). • Nomenclatura común o clásica. Se nombra el oxoanión y, tras la palabra “de”, se indica el nombre del catión, indicando entre paréntesis el número de carga o el número de oxidación, si es necesario. Cuando no hay ambigüedad sobre la carga de un catión, debido a que está formado por un elemento que presenta su único y habitual estado de oxidación, no se indica el número de carga. ClO4‒ ion perclorato Na+ NaClO4 ion sodio perclorato de sodio Se combina un ion sodio con uno perclorato para que la sal resultante sea eléctricamente neutra. forma de nombrar la oxisal Fórmula oxoanión catión mediante número de carga mediante sistema de Stock Fe(ClO3)2 ClO3− Fe2+ clorato de hierro(2+) clorato de hierro(II) Fe(ClO3)3 − 3+ clorato de hierro(3+) clorato de hierro(III) 3+ sulfato de oro(3+) sulfato de oro(III) nitrito de sodio Au2(SO4)3 ClO3 2− Fe SO4 Au NaNO2 NO2− Na+ nitrito de sodio KNO3 NO3− K+ nitrato de potasio AlPO4 PO43− Al3+ (orto)fosfato de aluminio (orto)fosfato de aluminio (NH4)2CO3 CO32− NH4+ 2− carbonato de amonio carbonato de amonio + dicromato de potasio dicromato de potasio 2+ metafosfato de calcio metafosfato de calcio K2Cr2O7 Cr2O7 Ca(PO3)2 PO3 − RbMnO4 MnO4− Rb+ permanganato de rubidio permanganato de rubidio Rb2MnO4 MnO42− Rb+ manganato de rubidio manganato de rubidio IPEP DE HUELVA K nitrato de potasio Ca 28 Gonzalo Mora Pérez Formulación: Sulfato de potasio Nombre del no metal central (azufre) terminado en ato (terminación típica de oxosales). Nombre del metal. Si tiene número de oxidación variable se indica entre paréntesis y con números romanos. Para escribir la fórmula: 1. Identifica el ácido del cual proviene la sal procediendo de la siguiente manera: Sustituye la terminación del no metal según el siguiente código: Sal Ácido ato ico ito oso Escribe el ácido correspondiente. 2. Quítale los hidrógenos al ácido. Lo que queda es un ión (anión). Enciérralo entre paréntesis. Su carga es negativa e igual al número de hidrógenos que has quitado al ácido. Considera la carga como el número de oxidación del conjunto. 3. Escribe el metal a la izquierda y el anión a la derecha e intercambia sus números de oxidación como si fuera una combinación binaria. Sulfato de potasio Deriva del ácido sulfúrico: H2SO4 K+ (SO4)2- K2(SO4) Anión: (SO4)2- (El paréntesis no sería necesario) Nomenclatura: Cu2CO3 Nombre del anión Nombre del metal indicando su estado de oxidación entre paréntesis y con números romanos (si tiene más de uno). No dejar espacio entre el paréntesis y el nombre del metal. Carbonato de cobre(I) Ejemplos: Para nombrar los aniones: 1. Busca el ácido del cual deriva. 2. Cambia la terminación según: Ácido Anión oso ito ico ato IPEP DE HUELVA Ácido carbónico Anión carbonato 2H2CO3 (CO3) Ácido nítrico HNO3 Anión nitrato – (NO3) Ácido sulfúrico Anión sulfato 2H2SO4 (SO4) 29 Gonzalo Mora Pérez • Nomenclatura estequiométrica (o de composición) (AMPLIACIÓN) Se nombra en primer lugar el anión de oxoácido (no se indica la carga) y, tras la palabra “de”, se nombra el catión. La proporción de ambos constituyentes se indica mediante los prefijos multiplicativos. Cuando el nombre de un constituyente comienza por un prefijo multiplicativo, para evitar ambigüedades, se usan los prefijos de cantidad alternativos (bis, tris, tetrakis, pentakis, etc...), colocando el nombre correspondiente entre paréntesis (esto es lo habitual con el oxoanión). Fórmula oxoanión nombre oxoanión catión nombre Fe(ClO3)2 ClO3− trioxidoclorato(1-) Fe2+ bis(trioxidoclorato) de hierro Fe(ClO3)3 − trioxidoclorato(1-) 3+ tris(trioxidoclorato) de hierro 3+ tris(tetraoxidosulfato) de dioro Au2(SO4)3 ClO3 2− SO4 tetraoxidosulfato(2-) Fe Au NaNO2 NO2− dioxidonitrato(1-) Na+ dioxidonitrato de sodio KNO3 NO3− trioxidonitrato(1-) K+ trioxidonitrato de potasio AlPO4 PO43− tetraoxidofosfato(3-) Al3+ tetraoxidofosfato de aluminio (NH4)2CO3 CO32− trioxidocarbonato(2-) NH4+ trioxidocarbonato de diamonio 2− K2Cr2O7 Cr2O7 Ca(PO3)2 PO3 − trioxidofosfato(1-) RbMnO4 MnO4− tetraoxidomanganato(1-) Rb+ tetraoxidomanganato de rubidio Rb2MnO4 MnO42− tetraoxidomanganato(2-) Rb+ tetraoxidomanganato de dirubidio IPEP DE HUELVA heptaoxidodicromato(2-) + K 2+ Ca heptaoxidodicromato de dipotasio bis(trioxidofosfato) de calcio 30 Gonzalo Mora Pérez 8. Sales ácidas. 8.1. Oxisales ácidas Como se ha comentado, algunos oxoácidos están compuestos por varios hidrógenos; si éstos pierden algunos hidrógenos, pero no todos, se forman aniones que contienen hidrógeno. Estos aniones cuando se combinan con cationes dan especies neutras llamadas sales(oxisales) ácidas. • Nomenclatura común o tradicional Se nombra el anión según esta nomenclatura y, tras la palabra “de”, se indica el nombre del catión, indicando entre paréntesis el número de carga o el número de oxidación, si es necesario. HSO4‒ ion hidrogenosulfato Na+ NaHSO4 ion sodio hidrogenosulfato de sodio Se combina un ion sodio con uno hidrogenosulfato para que la sal resultante sea eléctricamente neutra. Fórmula oxoanión nombre ion... catión Nomenclatura tradicional CuHSO4 HSO4− hidrogenosulfato Cu+ hidrogenosulfato de cobre(I) Cu(HSO4)2 HSO4− hidrogenosulfato Cu2+ hidrogenosulfato de cobre(II) − LiHSO3 HSO3 − hidrogenosulfito + Li hidrogenosulfito de litio + NH4HCO3 HCO3 hidrogenocarbonato NH4 hidrogenocarbonato de amonio CaHPO4 HPO42− hidrogenofosfato Ca2+ hidrogenofosfato de calcio Mg(H2PO4)2 H2PO4− dihidrogenofosfato Mg2+ dihidrogenofosfato de magnesio Al2(HPO3)3 HPO32− hidrogenofosfito Al3+ hidrogenofosfito de aluminio Fe(H2PO3)3 H2PO3− dihidrogenofosfito Fe3+ dihidrogenofosfito de hierro(III) 2− FeHBO3 HBO3 hidrogenoborato 2+ hidrogenoborato de hierro(II) + Fe KH2BO3 H2BO3 − dihidrogenoborato K dihidrogenoborato de potasio Cd(HS2O7)2 HS2O7− hidrogenodisulfato Cd2+ hidrogenodisulfato de cadmio Na2H2P2O7 H2P2O72− dihidrogenodifosfato Na+ dihidrogenodifosfato de sodio Nota: Las sales ácidas se pueden nombrar con el prefijo bi (bicarbonato, bisulfato) cuando provengan de ácidos con dos hidrógenos (dipróticos). En el caso de las sales ácidas que provienen de ácidos con más de dos hidrógenos, por ejemplo el ácido fosfórico, no se emplea el prefijo bi y se nombran los hidrógenos sin sustituir: NaHCO3 : Hidrogenocarbonato de sodio o Bicarbonato de sodio. Na3PO4 H3PO4 IPEP DE HUELVA Fosfato de sodio (sal neutra) Na H2PO4 Dihidrogenofosfato de sodio (sal ácida) Na2HPO4 Hidrogenofosfato de sodio (sal ácida) 31 Gonzalo Mora Pérez • Nomenclatura estequiométrica (o de composición) (AMPLIACIÓN) Se nombra en primer lugar el anión de oxoácido (no se indica la carga) y, tras la palabra “de”, se nombra el catión. La proporción de ambos constituyentes se indica mediante los prefijos multiplicativos. Cuando el nombre de un constituyente comienza por un prefijo multiplicativo o para evitar ambigüedades, se usan los prefijos de cantidad alternativos (bis, tris, tetrakis, pentakis, etc...), esto es lo habitual con el anión derivado del oxoácido. Además, como el nombre del anión lleva ya paréntesis, el nombre se coloca entre corchetes al utilizar los prefijos alternativos de cantidad. Fórmula oxoanión nombre ion... catión nombre del compuesto CuHSO4 HSO4− hidrogeno(tetraoxidosulfato)(1-) Cu+ hidrogeno(tetraoxidosulfato) de cobre 2+ − Cu(HSO4)2 HSO4 hidrogeno(tetraoxidosulfato)(1-) LiHSO3 HSO3− hidrogeno(trioxidosulfato)(1-) Cu bis[hidrogeno(tetraoxidosulfato)] de cobre Li+ hidrogeno(trioxidosulfato) de litio NH4HCO3 HCO3 − hidrogeno(trioxidocarbonato)(1-) NH4 hidrogeno(trioxidocarbonato) de amonio CaHPO4 HPO42− hidrogeno(tetraoxidofosfato)(2-) Ca2+ hidrogeno(tetraoxidofosfato) de calcio − Mg(H2PO4)2 H2PO4 dihidrogeno(tetraoxidofosfato)(1-) Al2(HPO3)3 HPO32− hidrogeno(trioxidofosfato)(2-) Fe(H2PO3)3 H2PO3 − dihidrogeno(trioxidofosfato)(1-) FeHBO3 HBO32− hidrogeno(trioxidoborato)(2-) KH2BO3 − H2BO3 − dihidrogeno(trioxidoborato)(1-) Cd(HS2O7)2 HS2O7 hidrogeno(heptaoxidodisulfato)(1-) Na2H2P2O7 H2P2O72− dihidrogeno(heptaoxidodifosfato)(2-) + 2+ Mg Al3+ Fe 3+ bis[dihidrogeno(tetraoxidofosfato)] de magnesio tris[hidrogeno(trioxidofosfato)] de dialuminio tris[dihidrogeno(trioxidofosfato)] de hierro Fe2+ hidrogeno(trioxidoborato) de hierro + K 2+ Cd Na+ dihidrogeno(trioxidoborato) de potasio bis[hidrogeno(heptaoxidodisulfato)] de cadmio dihidrogeno(heptaoxidodifosfato) de disodio 8.2. Sales ácidas derivadas de hidrácidos. Los hidrácidos que contienen dos átomos de hidrógeno en su fórmula, pueden perder un H + y dar lugar a la formación de un anión que contiene hidrógeno. Estos aniones se nombran anteponiendo la palabra “hidrogeno” al nombre del elemento que lo acompaña acabado en “-uro”. Cuando estos aniones se combinan con cationes, generalmente metálicos, originan sales ácidas y se nombran de acuerdo a las reglas de los compuestos binarios: Fórmula anión KHS HS− Ca(HSe)2 HSe − nombre ion... Nomenclatura estequiométrica Nomenclatura de Stock hidrogenosulfuro hidrogenosulfuro de potasio hidrogenosulfuro de potasio hidrogenoseleniuro bis(hidrogenoseleniuro) de calcio Cu(HTe)2 HTe− hidrogenotelururo NH4HS − HS IPEP DE HUELVA hidrogenosulfuro hidrogenoseleniuro de calcio bis(hidrogenotelururo) de cobre hidrogenotelururo de cobre(II) hidrogenosulfuro de amonio hidrogenosulfuro de amonio 32 Gonzalo Mora Pérez 9. Tioácidos.(AMPLIACIÓN) Los tioácidos se pueden considerar como derivados de los oxoácidos en los que alguno o algunos de los átomos de oxígeno que se unen al átomo central, son sustituidos por átomos de S. • Nomenclatura tradicional En la nomenclatura común se añade el prefijo "tio-" delante del oxoácido del que se considera que deriva. Con el prefijo de cantidad habitual (di-, tri-, etc.) se indica el número de átomos de O que se han sustituido. Fórmula común (ácido ...) H2S2O3 tiosulfúrico H2S2O2 tiosulfuroso H3PO3S tiofosfórico IPEP DE HUELVA 33
